KR20060073956A - 연결장치 및 이 연결장치를 구비한 전동시스템 - Google Patents

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KR20060073956A
KR20060073956A KR1020067005168A KR20067005168A KR20060073956A KR 20060073956 A KR20060073956 A KR 20060073956A KR 1020067005168 A KR1020067005168 A KR 1020067005168A KR 20067005168 A KR20067005168 A KR 20067005168A KR 20060073956 A KR20060073956 A KR 20060073956A
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윌리엄 웨슬리 마틴
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제로시프트 리미티드
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Abstract

본 발명은 제1 및 제2회전체(1,3 또는 1,5)와, 상기 회전체들 사이에 구동을 함께 전달하도록 상기 제 및 제2회전체를 선택적으로 연결하는 다수의 연결부재(19,21,28,30) 및, 상기 연결부재의 맞물림을 제어하는 전자기 액츄에이터수단(26)을 구비하여 회전체들을 함께 연결하는 연결장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 연결장치를 구비한 전동시스템에 관한 것이다. 전동시스템은 제1 및 제2구동축(1,7)과; 상기 축 사이에 구동을 전달하도록 축에 장착되고, 제1축에 대해서 회전하도록 제1축(1)에 장착된 제1기어휠(3,5)을 구비하며 상기 제1기어휠은 다수의 구동형성부를 갖추면서 제2축에서 회전하도록 제2축(7)에 장착된 제2기어(9,11)를 갖춘 제1 및 제2기어세트(15,17); 구동형성부(19,21)와 맞물리는 다수의 맞물림부재(28,30)를 갖춘 제1 또는 제2기어세트와 제1축 사이에서 구동을 선택적으로 전달하는 셀렉터수단(13) 및; 구동형성부와 맞물림부재의 맞물림을 제어하는 전자기 액츄에이터수단(26);을 구비한다.

Description

연결장치 및 이 연결장치를 구비한 전동시스템{Coupling device and transmission system including the coupling device}
본 발명은 회전체를 결합하도록 전자기로 작동하는 연결장치와 이러한 연결장치를 구비한 전동시스템(transmission system)에 관한 것이다.
기계설비에서, 제1 및 제2회전체는 이들 사이에 구동을 전달하도록 선택적으로 해제되거나 연결될 수 있으며, 통상적으로 연결장치의 작동은 예컨대 일련의 상호 연결된 레버(lever) 및 축을 사용하거나 유압식 시스템의 사용하는 기계스위칭조립체를 사용하여 달성된다. 예컨대, 모터스포츠에 통상적으로 사용되었던 종래의 수동식 도그 전동시스템은 새로운 기어를 선택하는 기어레버를 사용한다. 기어레버는 축에 연결되어서 포크에 교대로 연결된다. 포크가 기어비 사이에서 선택된 축에 장착된 기어휠과 해제되고 맞물리도록 도그링을 이동한다. 선택가능하기로, 시스템은 전기스위치의 작동으로 기어선택에 응답하여 포크를 이동하게 전기모터를 사용하는 전기기계식 시스템 또는 포크를 작동하는 유압식 회로를 구비한다.
기계식 액츄에이터 조립체는 PCT/GB2004/001976호에 기재된 순간 전동시스템 (instantaneous transmission system)에 사용된다. 이 시스템에서, 기어레버가 축에 연결되고 2개의 포크가 축에 장착된다. 포크는 2개의 기어휠과 선택적으로 맞물리는 2개의 맞물림바아를 작동하도록 한쌍의 디스크스프링을 작동하도록 배열된다.
본 발명은 현존하는 조립체에 선택가능한 액츄에이터 조립체를 구비하는 회전체를 함께 연결하는 연결장치와 연결장치를 구비한 전동시스템을 제공하는 것으로, 특히 이 연결장치는 전자제어될 수 있다.
본 발명의 제1양상에 따르면, 연결장치는 제1 및 제2회전체와, 이 회전체들 사이로 구동을 전달하도록 제1 및 제2회전체를 선택적으로 연결하는 다수의 연결부재 및, 연결부재의 맞물림을 제어하는 전자기 액츄에이터수단을 구비한다.
바람직하기로, 본 발명은 제PCT/GB2004/001976호, 제PCT/GB2004/002946호, 제PCT/GB2004/003021호, 제PCT/GB2004/002955호 및, 제PCT/GB2004-003794호에 기재된 전동시스템과 결부되어 사용될 수 있으며, 그 내용들은 본 명세서에 참조되거나 종래의 도그 전동시스템에 병합된다. 덧붙여서, 본 발명은 임의의 적당한 기계에서 제1 및 제2회전체를 함께 결합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명은 채광설비, 해양설비, 정유산업, 우주항공분야, 제조설비, 펌프 및, 전동시스템을 갖춘 임의의 차량에서 사용될 수 있다.
연결장치는 완전자동 또는 반자동 전자제어시스템에 일체로 형성될 수 있다. 예컨대, 완전자동시스템은 몇개의 미리 결정된 상황이 발생할 때 운전자의 간섭없이도 기어변속이 되게 배열될 수 있다. 반자동시스템은 전자제어시스템에 사용될 수 있으며 스위치 또는 기계입력장치를 수단으로 새로운 기어를 선택하는 운전자에 응답하여 액츄에이터를 작동한다.
바람직하기로, 전자기 액츄에이터수단은 제어가능한 자기장을 생성하는 적어도 하나의 자기장 발생기와 적어도 하나의 자성부재를 구비한다. 바람직하기로, 전자기 액츄에이터수단은 제어가능한 다수의 자기장을 생성하는 다수의 자기장 발생기를 구비하고 전자기 액츄에이터수단은 다수의 자성부재를 구비한다. 예컨대, 각 자기장 발생기는 각 코일에 통전하게 배열된 회로에 전기적으로 연결된 전기전도소재의 적어도 하나의 코일로 이루어진다. 각 자성부재는 적어도 하나의 영구자석으로 이루어지되, 사용 중인 조립체에서 자성부재로 발생된 각 자기장은 연결부재의 맞물림을 제어하는 제어가능한 가지장과 상호 작용한다. 각 자성부재는 가변 자기장을 갖도록 선택가능하게 배열된다.
바람직하기로, 전자기 액츄에이터수단은 각 자기장 발생기에 통전하도록 배열된 적어도 하나의 축전기를 갖춘 전기제어회로를 구비한다.
바람직하기로, 전자기 액츄에이터수단은 적어도 하나의 나머지 연결부재와 맞물리게 축방향으로 연결부재 중 적어도 하나를 이동하도록 배열될 수 있다.
연결부재는 각 회전체와 결합된 적어도 하나의 구동형성부를 구비한다. 예컨대, 연결부재는 각 회전체와 결합된 적어도 하나의 구동형성부를 갖춘 다수의 구동형성부를 구비할 수 있다. 회전체들 중 적어도 하나는 전자기 액츄에이터수단으로 다른 회전체를 향해 축방향으로 이동될 수 있어 구동형성부가 선택적으로 서로 맞물릴 수 있기에 이들 사이에 구동을 전달하는 회전체를 연결한다. 바람직하기로, 연결부재는 다수의 맞물림부재를 구비하며, 여기서 전자기 액츄에이터수단이 각 회전체를 회전체들과 함께 연결하도록 결합된 적어도 하나의 구동형성부에서 선택적으로 맞물리도록 맞물림부재의 이동을 제어하게 배열된다.
연결부재는 회전체들 중 하나와 결합된 적어도 하나의 구동형성부와 다른 회전체와 결합된 적어도 하나의 맞물림부재를 구비하되, 여기서 전자기 액츄에이터수단은 회전체들을 결합하는 각 구동형성부와 선택적으로 맞물리는 각 맞물림부재의 이동을 제어하게 배열된다. 바람직하기로, 회전체들 중 하나는 축이고 각각의 맞물림부재는 이와 함께 회전하도록 축에 장착된다.
연결부재는 각기 개별적인 회전체들 중 적어도 하나와 맞물리고 해제되도록 이동가능한 제1 및 제2맞물림부재세트를 구비한다. 전자기 액츄에이터수단은 제1 및 제2자기장 발생기를 구비하되, 여기서 각각의 자기장 발생기는 맞물림부재세트 중 하나의 이동을 제어하게 배열된다.
바람직하기로, 연결장치는 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단을 구비한다. 바람직하기로, 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단은 멈춤쇠(detent)와 같은 적어도 하나의 기계장치를 구비한다. 바람직하기로, 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단은 적어도 하나의 중립위치, 제1회전체와 맞물리거나 제2회전체와 맞물리는 각 맞물림부재를 유지하게 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 전동시스템은 제1 및 제2구동축과, 축들 사이에 구동을 전달하는 축에 장착된 제1 및 제2기어세트, 구동형성부와 맞물리는 다수의 맞물림부재를 구비한 제1 또는 제2기어세트 및 제1축 사이에 구동을 선택적으로 전달하는 셀렉터수단 및, 맞물림부재와 구동형성부의 맞물림을 제어하는 전자기 액츄에이터수단을 구비하되, 각 기어세트는 상기 기어휠이 다수의 구동형성부를 갖도록 제1축에 대해 회전하는 제1축에 장착된 제1기어휠과 제2축과 회전하는 제2축에 장착된 제2기어를 구비한다.
바람직하기로, 전자기 액츄에이터수단은 제어가능한 자기장을 생성하는 적어도 하나의 자기장 발생기와 적어도 하나의 자성부재를 구비한다. 바람직하기로, 전자기 액츄에이터수단은 제어가능한 다수의 자기장을 생성하는 다수의 자기장 발생기 및 전자기 액츄에이터수단은 다수의 자성부재를 갖춘다. 예컨대, 각각의 자기장 발생기는 전기전도성 소재의 적어도 하나의 코일로 이루어지되, 각 코일에 통전하게 배열된 회로에 전기적으로 연결된다. 각 자성부재는 적어도 하나의 영구자석으로 이루어지는 바, 이러한 조립체에서 사용 중인 자성부재로 방출되는 각 자기장은 각각의 제어가능한 자기장과 상호작용하여 맞물림부재와 구동형성부의 맞물림을 제어한다.
바람직하기로, 전자기 액츄에이터수단은 각 자기장 발생기에 통전하도록 배열된 적어도 하나의 축전기를 갖춘 전기제어회로를 구비한다.
바람직하기로, 전자기 액츄에이터수단은 맞물림부재 중 적어도 하나를 적어도 나머지 연결부재와 맞물리게 축방향으로 이동하게 배열될 수 있다.
바람직하기로, 전동시스템은 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단을 구비한다. 바람직하기로, 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단은 멈춤쇠와 같은 적어도 하나의 기계장치를 구비한다. 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단이 제1기어휠 중 적어도 하나와 맞물리는 적어도 하나의 중립위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하도록 배열된다.
바람직하기로, 셀렉터수단은 서로 개별적으로 제1기어휠과 맞물리거나 해제되도록 이동가능한 제1 및 제2맞물림부재세트를 구비하되, 상기 셀렉터수단이 배열되어 구동력이 전달될 때에, 제1 및 제2맞물림부재 중 하나가 맞물려질 기어휠과 구동되게 작동하고, 그런 다음에 나머지 맞물림부재세트가 해제된 상태로 놓인다. 전자기 액츄에이터수단은 해제된 맞물림부재세트의 효과적인 기어변속을 위해서 해제된 기어휠을 갖춰 구동적으로 맞물리게 이동하도록 배열될 수 있다. 제동력이 전달될 때 제1맞물림부재세트는 맞물린 기어휠을 구동되게 작동하고 제2맞물림부재세트가 해제된 상태로 놓이며, 구동력이 전달될 때 제2맞물림부재세트가 기어휠을 구동되게 작동하고 제2맞물림부재세트는 그런 다음에 해제된 상태로 놓이게 셀렉터수단이 배열될 수 있다.
전자기 액츄에이터수단은 실제로 개별적으로 제1 및 제2맞물림부재세트의 이동을 제어하도록 배열될 수 있다. 예컨대, 각각의 맞물림부재세트가 적어도 하나의 자성부재를 구비하고 전자기 액츄에이터수단은 맞물림부재세트 중 하나의 이동을 제어하도록 배열된 제1 및 제2자기장 발생기를 구비한다.
바람직하기로, 전자기 액츄에이터수단은 부하가 걸린 맞물림부재세트와 맞물려진 기어휠의 해제없이도 해제된 기어휠을 향해 부하가 걸린 맞물리부재세트를 경사지게 배열한다.
바람직하기로, 제1 및 제2맞물림부재세트는 제1축을 사용하여 회전하도록 배열된다. 셀렉터수단이 배열되어 제1 및 제2맞물림부재세트는 제1축을 따라서 서로에 대해 축방향으로 이동할 수 있다. 제1 및 제2맞물림부재세트는 2개의 세트가 제1기어휠과 맞물릴 때에 축방향으로 정렬된다.
본 발명의 실시예는 첨부도면을 참조로 하여 실례를 통해 기술될 것이며, 유사한 참조부호는 동등한 특성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전동시스템의 일부를 도시한 단면도이다.
도 2는 자기장을 생성하는 전자기 수단을 구비한 셀렉터조립체의 사시도로서, 전자기 수단은 명료성을 위해서 부분적으로 절취되어 도시한다.
도 3은 기어휠에 도그그룹의 조립체를 도시한 도면이다(기어휠의 치상돌기부는 명료성을 위해서 생략됨).
도 4는 맞물림바아의 사시도이다.
도 4a는 전자기 수단을 작동하는 개략적인 회로도이다.
도 5a 내지 도 5d는 미리 결정된 위치에서 맞물림바아를 유지하도록 사용될 멈춤쇠의 작동과 배열을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6f는 셀렉터조립체의 작동을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자기 액츄에이터수단으로 작동될 연결장치를 구비한 전동시스템을 도시한 것이다. 전동시스템은 이에 장착된 제1 및 제2기어휠(3,5)을 갖춘 출력축(1)과 이에 장착된 제3 및 제4기어휠(9,11)을 갖춘 입력축(7) 및 셀렉터조립체(13)로 이루어진다. 제1 및 제2기어휠(3,5)은 출력축(1)에 회전가능하게 장착되고 제3 및 제4기어휠(9,11)은 입력축(7)에 고정장착된다. 제1 및 제2기어휠(3,5)은 제3 및 제4기어휠(9,11)과 맞물려져서 각각의 제1 및 제2기어휠페어(15,17)를 형성한다.
회전구동은 입력축(7)으로부터 제1 또는 제2기어휠페어(15,17)을 매개로 출력축(1)으로 전달되되, 작동하는 기어휠페어의 선택은 셀렉터조립체(13)의 위치로서 결정된다. 셀렉터조립체(13)는 각 제1 및 제2기어휠(3,5)에 위치된 제1 및 제2구동형성부그룹(19,21)에 맞물린다. 각각의 구동형성부는 도그그룹으로 이루어진다.
제1도그그룹(19)은 제1기어휠(13)의 한 측면에 위치된다. 이는 도 3에 도시되었으며, 기어휠의 치상돌기는 명료성을 위해서 생략되었다. 도그는 제1기어휠과 일체로 형성되는 것이 바람직하나 이것이 필수적인 것은 아니다. 제1도그그룹(19) 는 예컨대, 대략 120°인 도그페어 중심 사이의 대응각으로 기어면에 대해서 균등하게 분배된 3개의 도그로 이루어진다. 도그의 측면(19a)는 편평하고 보유각을 형성한다. 제2도그그룹(21)은 3개의 도그로 이루어지고 제2기어휠(5)의 한 측면에 제1기어휠과 유사하게 배열된다. 이는 도 3으로 도시된다. 3개의 도그는 도그 사이에 공간 때문에 사용되되, 이러한 배열은 셀렉터조립체(13)를 수용하는 커다른 맞물림 윈도우를 구비한다. 커다란 맞물림 윈도우는 구동을 전달하고 이로부터 구동되기 전에 셀렉터조립첵가 기어휠(3,5)과 충분히 맞물리는 기회를 제공한다. 부분적으로만 맞물려질 때 셀렉터조립체(13)는 기어휠을 구동하면 도그 또는 셀렉터조립체(13)의 손상을 일으킬 수 있다.
제1 및 제2기어휠(3,5)은 롤러베어링(23,25)에 출력축(1)에서 떨어져 장착되고 서로 마주보고 있는 제1 및 제2도그그룹(19,21)을 구비한 측면이 배열된다.
셀렉터조립체(13)은 적어도 하나의 회로에 전기적으로 연결된 코일(34)을 구비한 적어도 하나의 전자기 발생기(33)의 형태로 제1 및 제2맞물림바아세트(27,29)와 포크조립체(33)를 구비한다.
제1 및 제2맞물림바아세트(27,29)는 제1 및 제2기어휠(3,5) 사이에 출력축(1)에 장착된다. 제1맞물림바아세트(27)는 출력축(1)에 대해서 균등하게 분배된 3개의 바아(28)로 이루어지되, 이들은 내부면을 향해 경사지고 바아(28)의 축은 실제로 평행하다. 제2맞물림바아세트(29)는 출력축(1)에 대해서 유사하게 배열된 3개의 바아(30)로 이루어진다.
제1 및 제2맞물림바아세트(27,29)는 슬리브(2)에 장착되고, 이 슬리브는 제1 및 제2기어휠(3,5) 사이에 출력축(1)에 장착된다(도 2 참조). 맞물림바아세트(27,29)는 출력축(1)과 회전되게 배열되나 액츄에이터조립체(26)의 스위치 작동에 따라서 슬리브(2)와 출력축(1)을 따라 축방향으로 미끄러질 수 있다. 용이하게, 슬리브(2)는 기저부에 대응형성부를 갖춘 각각의 맞물림바아(28,30)에 만곡면에 형성된 6개의 키웨이(41)를 구비한다. 키웨이(41)는 실제로 T자형상의 프로파일을 갖고, 바아는 키웨이(41) 내에서 (축방향이 아닌) 방사상으로 접선방향으로 제한된다. 선택가능하기로, 키웨이(41)는 바아를 방사상으로 저지하도록 슬롯형상 또는 열장이음(dovetail) 프로파일로 될 수 있다.
바아세트(27,29)의 조립체는, 특정한 바아세트가 선택적으로 키웨이(41)에 위치되고 바아세트(27,29)는 슬리브(2)를 따라서 미끄러질 수 있다. 각 바아세트(27,29)는 유니트로서 이동하고 각 바아세트는 서로 독립되어 이동할 수 있다.
선택가능하기로, 제1바아세트의 바아(28)는 제1커넥터 링(150)으로 함께 결합되고 제2바아세트의 바아(30)는 제2커넥터 링(152)으로 함께 결합되되, 예컨대 내부로 뻗은 아암을 사용하여 맞물림바아의 상부면에 형성된 오목부와 맞물린다(도 7 참조). 링이 제3실시예의 개략도에 도시되었을 지라도, 이들은 각 실시예와 결합되어 사용된다. 각 바아(27,29)는 유니트로서 이동하고 각 바아세트는 서로 독립적으로 이동할 수 있다. 제1 및 제2바아세트(27,29) 사이로 상대이동이 야기될 때, 제2커넥터 링(152)은 제1바아세트(27) 위로 미끄러지고 제1커넥터 링(150)은 제2바아세트(29) 위로 미끄러진다.
바람직하기로, 바아는 부하영역의 커다란 방사상 거리 때문에 중요한 캔틸레 버(cantilever)효과를 방지하도록 출력축(1)과 인접하게 형성되어서 구조적인 결점을 갖는 잠재성을 줄인다.
제1바아세트(27)에 각 바아(28)는 제1기어휠(3)에 부착된 제1도그그룹(19)과 맞물리도록 배열된 제1단부(28a)와 제2기어휠(5)에 제2도그그룹(21)과 맞물리게 배열된 제2단부(28b)를 갖춘다(도 4 참조). 제1 및 제2단부(28a,28b)는 통상적으로 동일한 구조를 갖추고 있으나 대칭구조로 되어, 제1단부(28a)는 제1기어휠(3)의 감속 동안에 제1도그그룹(19)과 맞물리게 배열되고 제2단부(28b)는 제2기어휠(5)의 가속동안, 예컨대 자동차의 경우 엔진제동하는 동안에 제2도그그룹(21)과 맞물리게 배열된다. 제1단부(30a)가 제1기어휠(3)의 가속 동안에 제1도그그룹(19)과 맞물리게 배열되고 제2단부(30b)가 제2기어휠(5)의 감속 동안에 제2도그그룹(21)과 맞물리게 배열되는 것을 제외하고, 제2바아세트(29)에 각 바아(30)는 유사하게 배열된다.
2개의 제1 및 제2맞물림바아(27,29)가 기어휠과 맞물릴 때 구동은 입력축(7)에서 출력축(1)으로 전달되어 기어가 가속 또는 감속한다.
각 바아의 제1 및 제2단부(28a,30a,28b,39b)는 도그(19,21;도시되지 않음), 램프(45), 단면(42) 및, 숄더(44)와 맞물리는 맞물림면(43)을 구비한다(도 4에 도시함). 단면(42)은 기어휠의 측면에 근접하는 맞물림바아(28,30)의 축이동을 제한한다. 맞물림면(43)은 도그(19a,21a)의 측면을 보충하는 각도로 기울어져 맞물림바아(28,30)가 마모를 줄이도록 면과 면이 접촉하도록 맞물리게 회전한다. 각 램프(45)는 나선형상으로 형성되고 단면(42)에서 경사진다. 램프(45)의 경사각도는 단 면(42)에서 떨어져 있는 램프의 가장자리부와 단면(42)의 편평면 사이에 길이방향의 길이가 도그(19,21)의 높이보다 크다. 맞물림바아(28,30)와 도그(19,21) 사이에 상대회전이동이 램프를 도그(28,30)와 맞물리도록 이동할 때 전동기는 체결되지 않는다. 도그(19,21)는 맞물림바아(28,30)의 측면에 충돌하지 않고 램프(45)와 맞물린다. 도그(19,21)와 맞물림바아(28,30) 사이에 추가적인 상대회전이동이 발생하므로서, 도그(19,21)가 램프(45)를 가로질러 미끄러지고 램프의 나선형 표면이 맞물림바아(28,30)가 도그(19,21)에서 떨어져 있는 출력축(1)을 따라 축방향으로 이동이동하게 하여 전동기가 체결되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2바아세트(27,29)가 포개어질 때, 제1바아세트(27)의 제1단부(28a)의 맞물림면(43)이 제2바아세트(29)의 제1단부(30a)의 맞물림면(43)에 인접한다. 제1 및 제2바아세트(27,29)가 기어와 충분하게 맞물리 때에, 도그는 인접해 있는 각 한쌍의 맞물림면(43) 사이에 위치된다. 도그(19,21)의 크기와 바아의 단부는 바람직하기로 기어가 가속에서 감속 또는 이와 반대되게 이동하여 기어에 백래쉬(backlash)를 없애거나 줄일 때 감속바아의 맞물림면(43)과 가속바아의 맞물림면(43) 사이에 각 도그의 이동을 줄인다.
전자기장 발생기(33)는 2개의 구리선 코일(34)로 이루어지며, 이 코일은 축(1)과 접촉하지 않고 둘레로 뻗은 환형상의 지지부(34a)에 장착되어 출력축(1)과 회전하지 않는다. 각 코일(34)은 구리선의 여러 꼬임으로 이루어진다. 도 1 및 도 2로 개략적으로 도시되듯이, 다수의 꼬임은 실제 선의 갯수를 나타내지는 않는다. 선에 다수의 꼬임은 적용예와 필요한 자기장의 세기에 종속될 것이다. 환형상의 지 지부(34a)는 전동하우징에 부착되고 도 2에서 명료하게 부분절취되어 도시되었다. 각 코일(34)은 축전기와 타이머 및 스위치를 구비한 회로에 전기적으로 연결된다. 회로는 건전지와 같은 일반 전력원, 바람직하기로 다른 차량전기시트템에 전력공급에 사용될 건전지에 전기적으로 연결된다. 회로는 코일을 지나는 전류흐름이 역방향으로 흐르게 배열된다.
각 맞물림바아(28,30)는 상부(외부면) 중앙에 위치된 천연자석과 같은 2개의 영구자석(31)을 구비한다(도 4 참조). 바람직하기로, 자석(31)의 N극은 맞물림바아(28,30)의 한쪽 단부로 향하고 S극은 반대쪽 방향으로 향하며, 바아(28,30)는 키웨이(41)에 위치되어 각 자석(31)의 N극이 기어휠 중 하나로 향하고 S극이 다른 기어휠를 향하게 한다. 한편, 다른 배열로도 가능하다.
회로 중 하나가 작용될 때, 코일(34) 중 하나가 통전되어서 발생한 적어도 하나의 제어가능한 자기장은 영구자석(31)의 자기장과 상호작용하여 하나 또는 다른 축방향으로 맞물림바아(28,30)을 자극시켜 키웨이(412)내에 바아의 이동을 제어한다. 회로는 전류가 코일(34)을 통해 양방향으로 흐를 수 있게 배열된다. 그러므로, 맞물림바아(28,30)는 기어휠 중 하나를 향해 키웨이(41) 내에서 이동하도록 경사져 있다. 이동방향은 발생된 자기장의 방향으로 결정되며, 코일(34)을 지나 흐르는 전류의 방향과 영구자석(31)의 방향으로 결정된다. 맞물림바아(28,30)에 작동하는 자성력은 코일(34)로 발생된 자기장의 세기로서 결정되는 바, 자기장의 세기는 코일(34)을 지나 흐르는 전류량을 제어하여 제어될 수 있다. 다른 회로가 작용될 때, 나머지 코일(34)이 통전되고서 이와 유사하게 맞물림바아(28,30)의 이동을 제 어한다.
회로는 기어변속에 대해서 코일(34)에 작동하게 배열되어 양 바아세트가 기어휠과 맞물리게 이동할 때까지 작동된다. 선택가능하기로, 코일(34) 중 하나가 제1시간에 통전될 수 있어 바아세트 중 하나를 기어휠과 맞물리게 이동하고 제2시간에서는 나머지 바아세트를 기어휠과 맞물리게 이동하는데, 여기서 코일(34)이 조정기간에는 통전되지 않는다. 또한, 코일(34)이 통전되어 코일(34) 중 하나가 맞물림바아(28,30)를 기어휠(3,5)와 맞물리거나 해제되도록 이동하고 나머지 코일(34)은 맞물림바아(28,30)를 다른 기어휠과 맞물리거나 해제되게 이동한다. 이러한 경우에, 각 코일(34)은 맞물림바아(28,30)를 단일방향으로 이동되기 때문에 코일(34)에 전류가 역방향으로 흐를 필요가 없으므로 단순한 제어회로가 전전지(35a)와, 코일(34), 스위치(35b) 및, 축전기(35c)를 구비하며 도 4a에 도시된 바와 같이 사용된다. 선택가능하기로, 양 코일(34)은 키웨이(41)에 바아(28,30)를 이동하도록 동시에 또는 연속적으로 작동될 수 있다. 양 코일(34)이 통전될 때, 생성된 자기장은 바아세트(27,29)에 위치된 영구자석(31)으로 방출된 자기장과 상호작용한다. 한편, 바아세트들이 부하가 걸리지 않은 상태에 있다면 바아세트는 키웨이(41)로 이동할 수 있을 것이다. 바아세트가 부하걸린 상태라면, 바아세트는 케웨이(41)를 따라서 강제로 이동할 것이지만 기어휠과 구동되게 맞물리기 때문에 이동할 수 없을 것이다.
멈춤쇠(32)는 각 맞물림바아의 내부측면의 오목부(36)에 위치된다(도 5a 내지 도 5d 참조). 각 멈춤쇠(36)는 강철볼(38)과 스프링(40)을 구비한다. 스프링 (40)은 키웨이(41)에 대해서 경사진 볼(38)에 작동한다. 각 키웨이(41)는 상부면에 형성되고 볼(38)과 맞물리게 배열된 3개의 침하부(42a,42b,42c)를 구비하여 키웨이(41) 내의 특히 미리 결정된 위치에서 맞물림바아(28,30)를 위치고정한다. 침하부(42b)는 키웨이(41)를 따라 중앙에 위치되고 나머지 2개의 침하부는 중앙 침하부(42b) 양 측면에 위치되어 실제로 축방향으로 정렬된다. 멈춤쇠(36)가 중앙 침하부(42b)와 맞물릴 때, 맞물림바아(28,30)는 중립위치, 다시 말하자면 제1 또는 제2기어휠(3,5)과 맞물리지 않고 고정된다. 중립위치로 맞물림부재(28,30)로 이동하기 위해, 코일(34) 중 하나는 중립위치를 향해 바아를 이동하도록 작동될 수 있고 나머지 코일(34)은 바아의 이동을 정지하도록 작동될 수 있어서 멈춤쇠(36)를 맞물림바아(28,30)와 완전히 맞물리고 고정하게 한다. 중립위치에서 맞물림바아(28,30)를 이동하여 해제하기 위해서, 코일(34) 중 적어도 하나는 멈춤쇠(36)와 침하부(42b) 사이에 마찰력을 극복할 수 있는 충분한 힘을 생산하도록 작동된다. 선택가능하기로, 코일(34)이 중립위치를 향해 맞물림바아(28,30)를 이동하도록 통전된 후에, 코일에 전류가 바아의 정지이동을 위해서 역방향으로 흐를 수 있다.
나머지 침하부(42a,42c)는 키웨이(41)를 따라서 축위치에 맞물림바아(28,30)를 고정하도록 유사하게 배열되며, 개별적으로 제1 및 제2기어휠(3,5)과 충분히 맞물린다. 이는 도 5a 내지 도 5d에서 개략적으로 도해된다. 멈춤쇠(36)의 주요 목적은 기어휠(3,5)과의 접촉 또는 중립위치에서 맞물림바아(28,30)를 고정하도록 코일(34)을 연속적으로 통전할 필요성을 완화하는 것이다. 코일(34)이 통전되어 키웨이(41) 내로 맞물림바아(28,30)를 이동하고 멈춤쇠(36)는 바아(28,30)를 침하부(42a 내지 42c)와 맞물릴 때 이 위치에서 이동하여 떨어지지 않게 충분한 저항을 제공한다. 이는 더욱 효과적인 액츄에이터시스템으로 이뤄진다.
각 침하부(42a~42c)는 경사면을 구비한다. 경사면은 정확한 위치로 맞물림바아(28,30)를 이동하게 볼(38)과 스프링(36)의 탄성에 상호작용한다. 맞물림바아(28,30)가 자기장의 영향 하에서 키웨이(41)에 정확한 위치를 향해 이동하므로써, 멈춤쇠(36)와 침하부(42a~42c)의 경사면 사이에 상호작용이 정확한 위치로 맞물림바아(28,30)를 끌어 당긴다.
사용중에, 2개의 바아세트가 충분하게 기어휠과 맞물릴 때에 3개의 바아는 부하가 걸리고 3개의 바아는 부하를 받지 않는다. 기어변속이 실행될 때, 코일(34)중 적어도 하나가 자기장을 생산하기 위해 통전되어 해제된 기어휠을 향해서 맞물림바아(28,30)를 기울인다. 맞물림바아(28,30)에 가해질 힘이 맞물려진 기어휠과 부하를 받지 않은 3개의 바아를 해제하도록 이동하고, 3개의 부하를 받은 바아는 여전히 맞물려져 있다. 부하를 받지 않은 바아가 새로운 기어휠과 맞물리고 멈춤쇠가 새로운 기어휠과 결합된 침하부와 맞물릴 때까지 코일(34)로 발생된 자기장과 영구자석(31)의 자기장의 상호작용 때문에 부하를 받지 않는 바아는 키웨이(41)를 따라서 이동한다. 부하를 받지 않는 바아는 새로운 기어휠과 맞물릴 때, 나머지 3개의 바아는 최초 기어휠에서 해제된다. 코일(34) 중 적어도 하나는 회로로 통전되고, 나머지 바아가 새로운 기어휠과 맞물리고 멈춤쇠(36)가 적당한 침하부와 맞물릴 때까지 자기장의 상호작용 때문에 나머지 바아는 새로운 기어휠을 향해서 키웨이(41)로 이동한다.
이러한 구조는 매우 조밀한 조립체를 제공한다.
셀렉터조립체(13)의 작동은 도 6a 내지 도 6f를 참조로 하여 기술될 것이며, 각 세트에서 오로지 하나의 바아의 상대위치로 제1 및 제2바아세트(27,29)의 이동을 개략적으로 도시하고 있다.
도 6a는 중립위치에서 제1 및 제2바아세트(27,29)을 도시한 것이나, 바아세트는 기어휠과 맞물리지 않는다. 도 6b는 코일(34;도 6b에 도시되지 않음)로 발생된 자기장의 영향하에서 제1기어휠(3)과 맞물리는 제1 및 제2바아를 도시한다.
도 6c는 제1기어휠(3)이 충분히 맞물려진, 다시 말하자면 바아(28,30)가 제1도그그룹(19)에 포개어질 때의 상태를 도시한 것이다. 멈춤쇠(36)는 침하부(42a;도시되지 않음)과 맞물리게 제1 및 제2바아세트(27,29)를 제1기어휠(3)에 맞물려 고정시킨다. 따라서, 동력은 감속할 때 제1바아세트(27)로 그리고 제1도그그룹(19)을 매개로 가속할 때 제2바아세트(29)에서 출력축(7)으로 전달된다. 동력은 입력축(7)에서 제3기어휠(9)을 매개로 전송된다.
제1기어휠페어(15)를 사용하여 가속하는 동안에(제1기어휠(3)이 도 6c에 화살표(B)의 방향으로 회전), 제1바아세트(27)의 바아의 맞물림면(43)이 부하걸리지 않는 반면에, 제2바아세트(29)의 바아의 맞물림면(43)은 부하가 걸린다. 사용자 또는 엔진운영시스템(도시되지 않음)이 제2기어휠페어(17)와 맞물리길 원할 때에는, 회로가 작동되어 코일(34) 중 적어도 하나에 통전하고 자기장을 발생하고, 제1바아세트(27)의 바아가 슬리브(2)의 키웨이(41)를 따라 축방향으로 미끌어져 제1기어휠(3)에서 바아를 해제하고 침하부(42a)에서 멈춤쇠(36)를 해제한다(도 6d에 도시함- 침하부는 도시되지 않음).
발생된 자기장이 제2기어휠(5)을 향해서 이동하도록 제2바아세트(29)의 바아를 경사지게 한다. 한편, 제2바아세트(29)의 바아가 부하를 받기 때문에, 다시 말하자면 제1기어휠(3)로 구동되기 때문에, 제1기어휠(3)에서 해제되고 그러므로써 제2바아세트(29)의 바아는 고정된 상태로 남아 있는다. 이 단계에서, 회로는 코일(34)의 적어도 하나에 연속적으로 통전하여 제2기어휠(5)을 향해 제2바아세트(29)의 바아(30)를 경사지게 하거나 코일(34)을 차단하도록 배열시킬 수 있다.
제1바아세트(27)의 바아가 출력축(1)을 따라 축방향으로 미끌러질 때, 바아가 도그(21)와 맞물린다. 그런 다음에, 바아는 도 6e의 화살표(C)의 방향으로 제2기어휠(5)로 구동되고 에너지는 입력축(7)에서 제2기어휠페어(17)를 수단으로 출력축(1)으로 전달된다. 이렇게 일어나므로, 제2바아세트(29)의 바아가 부하를 받지 않게 중단되고, 제1도그그룹(19)에서 해제된다. 코일(34) 중 적어도 하나가 기어변속에 걸쳐 연속적으로 통전되게 배열되면, 제2바아세트(29)의 바아(30)는 키웨이(41)를 따라 축방향으로 미끌어지자 마자 이들은 부하를 받지 않고서 출력축(1)에서 제1기어휠(3)의 해제를 완성한다. 2개의 코일(34)이 작동되지 않으면, 제1바아세트(27)가 제2기어휠(5)과 맞물린 후에 그런 다음에 회로는 제2바아세트를 제1기어휠(3)로부터 해제하도록 이동하도록 코일(34) 중 적어도 하나에 통전한다. 이러한 경우에서는, 제2바아세트(29)의 바아는 제2기어휠(5)과 맞물릴 때까지 슬리브(2)의 키웨이(41)를 따라 축방향으로 미끌어지고 멈춤쇠(36)가 침하부(42c)에 맞물려져서 출력축(1)과 제1기어휠(5)의 맞물림을 완성하다(도 6f에 도시함). 제1기어 휠페어(15)가 해제되기 전에 제2기어휠페어(17)가 맞물리므로 기어휠페어의 선택방법은 실제로 토오크간섭을 배제하므로, 순간적으로 제1 및 제2기어휠페어(15,17)가 동시에 맞물린다.
기어휠이 제1 및 제2바아세트(27,29)로 맞물려질 때, 2개의 상황사이에서 스위치작동될 때 발생하는 매우 작은 백래쉬와 함께 기어휠페어를 사용하여 가속 또는 감속할 수 있다. 백래쉬는 도그가 가속에서 감속으로 또는 이와 반대로 이동할 때 가속바아의 맞물림면(43)에서 감속바아의 맞물림면(43)으로 이동하면서 경험하게 되는 손실운동이다. 종래의 도그형 전동시스템은 대략 백래쉬의 30도 정도를 갖는다. 본 발명에 따른 차량용 통상의 전동시스템은 4도 미만의 백래쉬를 갖는다.
백래쉬는 기어변속하는 동안에 맞물림부재와 도그 사이에 필요한 틈새, 다시 말하자면 도그와 다음의 맞물림부재(도 6b의 측정(A)) 사이의 틈새를 최소시켜 감소된다. 도그와 다음의 맞물림부재 사이에 틈새는 0.5~0.03mm의 범위에 있고 통상적으로 0.2mm 보다 작다. 백래쉬는 또한 보유지지각, 다시 말하자면 맞물림면(43)의 각도의 함수로, 도그의 맞물림면에 언더컷된 각도와 동일하다. 보유지지각은 도그와 맞물림면(43) 사이에 상대이동에 영향을 미친다. 보유지지각이 작아질수록, 백래쉬가 줄어든다. 보유지지각은 통상적으로 2.5~15°이며, 바람직하게는 15°이다.
제2기어휠페어(17)에서 제1기어휠페어(15)까지 이동하면서, 감속이 유사한 공정으로 성취된다.
제2기어휠페어(17)을 감속하는 동안에 제1바아세트(27)의 바아의 맞물림면 (43)이 부하를 받지 않는 반면에, 제2바아세트(29)의 바아의 맞물림면(43)은 부하를 받는다. 사용자 또는 엔진운영시스템(도시되지 않음)이 제1기어휠페어(15)와 맞물리길 원하면, 회로가 작동되여 코일(34) 중 적어도 하나에 통전하고 자기장을 발생시켜 제1바아세트의 바아를 슬르비(2)에 키웨이(41)를 따라 축방향으로 미끌어져 제2기어휠(5)에서 바아를 해제하고 침하부(42c)에서 멈춤쇠(36)를 해제한다(도 6d에 도시함-침하부는 도시되지 않음).
제2바아세트(29)의 바아가 부하를 받을 때, 다시 말하자면 제2기어휠에 도그(21)와 맞물리게 구동되면, 제2바아세트(29)는 고정상태로 유지되는 한편, 자기장은 제1기어휠(3)을 향해 제2바아세트(29)를 경사지게 한다. 이런 단계에서, 회로가 코일(34) 중 적어도 하나를 연속적으로 통전하여서 제1기어휠(3)을 향해 제2바아세트(29)의 바아(30)를 경사지게 하거나 코일(34)를 차단하도록 배열될 수 있다.
제1바아세트(27)의 바아가 키웨이(41)에서 축방향으로 미끌러질 때, 바아가 도그(19)와 맞물린다. 바아(28)는 제1기어휠(3)로 구동되고 에너지는 입력축(7)에서 제1기어휠페어(15)를 수단으로 출력축(1)으로 전달된다. 이렇게 일어나므로, 제2바아세트(29)의 바아(30)가 부하를 받게 중단된다. 코일(34) 중 적어도 하나가 기어변속에 걸쳐 연속적으로 통전되게 배열되면, 제2바아세트(29)의 바아(30)는 키웨이(41)를 따라 축방향으로 미끌어지자 마자 이들은 부하를 받지 않고서 출력축(1)에서 제2기어휠(5)의 해제를 완성한다. 2개의 코일(34)이 작동되지 않으면, 제1바아세트(27)가 제1기어휠(3)과 맞물린 후에 그런 다음에 회로는 제2바아세트를 제2기어휠(5)로부터 해제하도록 이동하도록 코일(34) 중 적어도 하나를 통전한다. 이 러한 경우에서는, 제2바아세트(29)의 바아는 제1기어휠(3)과 맞물릴 때까지 슬리브(2)의 키웨이(41)를 따라 축방향으로 미끌어지고 멈춤쇠(36)가 침하부(42a)에 맞물려져서 출력축(1)과 제1기어휠(3)의 맞물림을 완성하다.
킥다운(kick-down)변속은 다시 말하자면 높은 기어에서 낮은 기어로 기어변속하는 것으로, 예컨대 차량이 언덕은 주행하고 운전자가 언덕에서 가속하기 위해 낮은 기어를 선택할 때 가속이 발생하며, 변속 전에 해제되어 사소한 토오크간섭을 갖는다.
다수의 셀렉터조립체는 출력축과 입력축 사이에 다수의 기어비를 제공하는 대응하는 기어휠페어를 갖는 출력축에 장착될 수 있다. 전동시스템은 추가적인 기어비를 제공하기 위해 2개 이상의 축을 갖출 수 있다.
구동간섭이 실제로 제거되기 때문에 전동시스템의 사용은 향상된 성능, 낮은 연료소모 및, 낮은 방출을 만든다. 또한, 이 시스템은 종래의 기어박스보다 더욱 조밀한 구조로 되어 기어박스의 중량을 줄인다.
당해분야의 숙련자들에게 알려져 있듯이, 다양한 변형예들이 본 발명의 범주 내에 있는 전술된 실시예로 만들어질 수 있는 바, 예컨대 전자기장을 생성하는 코일(34)이 미리 결정된 방식으로 맞물림바아(28,30)의 이동을 제어하는 특징을 갖는 다른 자기장을 제공하는 다양한 방식으로 권취될 수 있다. 임의의 특정 갯수의 코일(34)과 영구자석(31)이 사용될 수 있다. 예컨대, 단일코일(134)는 도 7에 도시된 바와 같이 단일 영구자석(131)으로 사용될 수 있다. 코일(134)은 명료성을 위해서 도 7에 일부만이 도시된 환형상의 지지부재(134a)에 장착된다. 각 자석(131)이 각 맞무림부재(128,130)의 중심에 위치되되, N극은 바아의 한쪽 단부를 향하고 S극은 바아의 다른 쪽 단부를 향한다. 키웨이(141)에 위치된 맞물림바아(128,130)는 제1커넥터 링(150)으로 연결된 제1바아세트의 바아(128)와 제2커넥터 링(152)으로 연결된 제2바아세트의 바아(130)이다. N극이 기어휠의 한쪽을 향하고 S극은 나머지 기어휠로 향한다. 이 실시예의 작동은 전술된 실시예와 유사하다.
도 8은 2개의 코일(234)와 한쪽 단부를 향해 각각의 맞물림바아(228,230)의 상부면에 위치된 단일 자석(231)를 갖춘 본 발명의 제3실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 바아세트 중 하나의 바아에 위치된 영구자석(231)는 기어휠 중 하나에 인접하게 위치되고 다른 바아세트의 바아에 위치된 영구자석(231)는 나머지 기어휠에 인접하게 위치된다. 이러한 배열로, 코일(234) 중 하나는 바아세트 중 하나와 우선적으로 상호작용할 것이며 나머지 코일(234)는 나머지 바아세트와 우선적으로 상호작용할 것이다. 각각의 코일(234)는 하나의 바아세트의 이동을 제어한다. 바람직하기로, 특정한 바아세트를 위한 자석(231)이 배열되어서 예컨대 한 바아세트의 자석(231)에서 N극이 인접한 기어휠를 향하고 나머지 바아세트의 자석(231)에서 S극이 인접한 기어휠을 향하는 등 유사하게 방향설정된다. 제어회로는 코일(34)가 역방향으로 흐르도록 배열되어 각 코일(234)가 키웨이(241)를 따라서 양 축방향으로 결합된 바아세트를 이동시킬 수 있어서 제1 및 제2기어휠을 맞물리고 해제되게 이동한다. 중립위치로 바아세트를 이동하기 위해서는, 결합된 코일(234)가 중립위치를 향해 바아를 이동하게 작동될 수 있는바, 그런 다음에 전류는 중립위치에서 바아세트의 이동을 저지하도록 코일(234)에서 역류될 수 있다.
영구자석은 맞물림바아(28,30)에 다른 위치에 위치될 수 있으며 자성의 양극성은 코일(34)이 작동될 때 출력축(1)에 따라서 바아(28,30)의 바람직한 이동을 성취할 수 있도록 적당하게 방위설정될 수 있다.
코일(34)과 회로는 예컨대 미국 특허 제US 6,667,677호, 동 제 US 6,498,416호, 동 제 US 6,489,870호 및 동 제 US 6,366,189호에 기재되어 이미 공지된 솔레노이드형 시스템과 유사하게 배열될 수 있다.
선택가능하거나 부가적으로, 맞물림바아(28,30)는 영구자석일 수 있다.
당해분야의 숙련자들에게 알려져 있듯이, 멈춤쇠(36)가 배열되어 볼(38)과 스프링(40)이 키웨이(41)에 위치될 수 있고 침하부(42a~42c)는 맞물림부재의 내측면에 위치될 수 있다.
각 기어휠의 다수의 도그는 3개로 한정되지 않고, 예컨대 실행가능한 갯수만큼의 도그가 사용될 수 있다. 가장 적합하기로는 2개에서 8개의 도그를 갖는 것이다. 유사하기로, 바아세트의 바아의 갯수는 실행가능한 갯수일 수 있으나 바아세트의 가장 바람직한 갯수는 도그그룹의 갯수와 동일한 것이다.
전동시스템은 예컨대 주행차량, 경주용 차량, 로리(lorry), 모터싸이클, 자전거, 불도저와 같은 제거식 차량, 크래인, 군용차량, 비행기와 헬리콥터와 같은 항공기, 보트와 선박 및 호버크라프트(hovercraft) 등과 같은 수상기구 및, 라스(lath)와 밀링머신과 같은 기계류에 사용될 수 있다.
전동시스템은 셀렉터조립체와 제1 및 제2기어휠이 입력축에 장착되고 고정기어휠이 출력축에 장착되도록 적합화될 수 있다.
전술된 전자기 연결장치는 종래의 도그형 전동시스템을 사용될 수 있다. 구리선인 적어도 하나의 코일, 바람직하기로 2개의 코일이 도그에 주변에 장착된다. 코일은 제어가능한 전자기장을 발생하는 각 코일을 선택적으로 작동하도록 배열된 회로에 전기적으로 연결된다. 적어도 하나의 영구자석은 도그링에 위치되며, 각각의 코일이 통전될 때 발생된 자기장이 도그링이 기어휠과 선택적으로 맞물리고 해제하는 영구자석으로 방출된 자기장과의 상호작용한다.
기술된 연결장치는 차량의 전동시스템 이외의 적용예에 사용될 수 있다. 연결장치는 제1 및 제2회전체들 사이에 구동을 함께 전달하도록 연결될 필요가 있는 제1 및 제2회전체를 갖는 임의의 적합한 기계류에 사용될 수 있다. 예컨대, 임의의 기계는 제1 및 제2회전체를 연결하는 연결형성부를 갖추고 회전체는 축과 풀리휠, 축과 롤러, 축과 척기계(chuck), 축에 연결된 임의의 회전부하, 2개의 축과 같은 2개의 유사한 구성부재 사이, 축과 기어휠, 구동부재와 펌프와 같은 장치 및, 구동부재와 캠축 또는 캠 사이에서 구동을 전달하기 위한 다른 회전속도를 갖을 때 연결된다. 특히, 배제되지는 않지만 본 발명은 임의의 도그형 구동시스템에 사용될 수 있는 바, 예컨대 2개의 회전구성부재가 각 회전구성부재와 병합된 도그형 형성부로 연결되며, 이와 같이 2개의 축은 단면에 형성된 도그를 갖추거나 축에 연결한 구성부재를 갖춘다. 통상적으로, 축 중 적어도 하나는 나머지 축을 향해 이동가능하여서 연결형성부가 맞무릴 수 있다. 선택가능하기로, 연결형성부는 회전체와 선택적으로 맞물리거나 해제될 수 있는 구성부재와 분리한다. 이 경우에서, 전자기 액츄에이터시스템은 구동맞말림으로 구성부재를 이동하는 데에 사용될 수 있기에 이들은 함께 연결한다.

Claims (28)

  1. 제1 및 제2회전체와, 상기 회전체들 사이에 구동을 전달하는 상기 제1 및 제2회전체를 선택적으로 함께 연결하는 다수의 연결부재 및, 상기 연결부재의 맞물림을 제어하는 전자기 액츄에이터수단을 구비하는 연결장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 제어가능한 자기장을 생성하는 적어도 하나의 자기장 발생기와 적어도 하나의 자성부재를 구비하는 연결장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 제어가능한 다수의 자기장을 생성하는 다수의 자기장 발생기를 구비하는 연결장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 다수의 자성부재를 구비하는 연결장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 각각의 자기장 발생기에 통전하도록 배열된 적어도 하나의 축전기를 갖는 전기제어회로를 구비하는 연결장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 연결부재 중 적어도 하나를 나머지 연결부재 중 적어도 하나와 맞물리게 축방향으로 이동하도록 배열되는 연결장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결부재는 각 회전체와 결합된 적어도 하나의 구동형성부를 구비하는 연결장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 연결부재는 다수의 맞물림부재를 구비하며, 상기 전자기 액츄에이터수단은 상기 각 회전체와 결합된 적어도 하나의 구동형성부와 선택적으로 맞물리게 맞물림부재의 이동을 제어하여 상기 회전체을 함께 연결하도록 배열되는 연결장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결부재는 회전체 중 하나 와 결합된 적어도 하나의 구동형성부와 나머지 회전체와 결합된 적어도 하나의 맞물림부재를 구비하며, 상기 전자기 액츄에이터수단은 각각의 구동형성부와 선택적으로 맞물리게 각각의 맞물림부재의 이동을 제어하여 상기 회전체을 함께 연결하도록 배열되는 연결장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 회전체 중 하나는 축이고 각각의 맞물림부재는 축과 함께 회전하도록 축에 장착되는 연결장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결부재는 서로 개별적인 회전체 중 적어도 하나와 독립적으로 맞물리고 해제되도록 이동가능한 제1 및 제2맞물림부재세트를 구비하는 연결장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 제1 및 제2자기장 발생기를 구비하며, 상기 각 자기장 발생기는 맞물림부재세트 중 하나의 이동을 제어하도록 배열되는 연결장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단을 구비하는 연결장치.
  14. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단이 중립위치, 제1회전체와 맞물림 또는 제2회전체와 맞물림 중 적어도 하나에 각각의 맞물림부재를 유지하도록 배열되는 연결장치.
  15. 제1 및 제2구동축과; 상기 축 사이에 구동을 전달하도록 축에 장착되고, 제1축에 대해서 회전하도록 제1축에 장착된 제1기어휠을 구비하며 상기 제1기어휠은 다수의 구동형성부를 갖추면서 제2축에서 회전하도록 제2축에 장착된 제2기어를 갖춘 제1 및 제2기어세트; 상기 구동형성부와 맞물리는 다수의 맞물림부재를 갖춘 제1 또는 제2기어세트와 제1축 사이에서 구동을 선택적으로 전달하는 셀렉터수단 및; 상기 구동형성부와 맞물림부재의 맞물림을 제어하는 전자기 액츄에이터수단;을 구비한 전동시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 제어가능한 자기장을 생성하는 적어도 하나의 자기장 발생기와, 적어도 하나의 자성부재를 구비하는 전동시 스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 제어가능한 다수의 자기장을 생성하는 다수의 자기장 발생기를 구비하는 전동시스템.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 다수의 자성부재를 구비하는 전동시스템.
  19. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 각각의 자기장 발생기에 통전하도록 배열된 적어도 하나의 축전기를 갖춘 전기제어회를 구비하는 전동시스템.
  20. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 연결부재 중 적어도 하나를 나머지 연결부재 중 적어도 하나와 맞물리게 축방향으로 이동하도록 배열되는 전동시스템.
  21. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단을 구비하는 전동시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 위치에서 각각의 맞물림부재를 유지하는 수단은 중립위치 중 적어도 하나 또는 제1기어휠 중 적어도 하나와 맞물리는 각각의 맞물림부재를 유지하도록 배열되는 전동시스템.
  23. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀렉터수단은 서로 개별적으로 제1기어휠과 맞물리고 해제되도록 이동가능한 제1 및 제2맞물림부재세트를 구비하고, 구동력이 전달될 때 상기 셀렉터수단이 배열되어 제1 및 제2맞물림부재세트 중 하나가 맞물려진 기어휠과 구동적으로 맞물리고, 그런 다음에 나머지 맞물림부재세트는 부하를 받지 않는 상태로 있는 전동시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 제1 및 제2자기장 발생기를 구비하고, 각각의 자기장 발생기는 맞물림부재세트 중 하나의 이동을 제어하는 전동시스템.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 부하를 받지 않는 맞물림부재세트를 해제된 기어휠과 구동되게 맞물리도록 이동하여 기어변속을 행하는 전동시스템.
  26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀렉터수단은 제동력이 전달될 때 제1맞물림부재세트를 맞물려진 기어휠과 구동되게 맞물리게 하고 제2맞물림부재세트를 부하받지 않는 상태에 있고, 구동력이 전달될 때 제2맞물림부재세트는 맞물려진 기어휠과 구동되게 맞물리게 한 다음에 제2맞물림부재세트는 부하를 받지 않는 상태로 있게 배열되는 전동시스템.
  27. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 액츄에이터수단은 맞물려진 기어휠에서 부하를 받은 맞물림부재세트와의 해제없이 해제된 기어휠을 향해서 부하를 받은 맞물림부재세트를 경사지게 배열하는 전동시스템.
  28. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2맞물림부재세 트는 사용 중에 제1축에서 회전하도록 배열되는 전동시스템.
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